[发明专利]一种低固形预水解分离木、竹材原料半纤维素的方法

说明书

本发明属于半纤维素处理技术领域，公开了一种采用低固形物预水解分离去除木、竹材原料半纤维的方法。是在预水解的过程中抽出预水解液，同时加入等量的相同温度的水与预水解液进行置换，以降低预水解液中半纤维素降解产物的浓度，实现低固形物预水解。与传统木、竹材水预水解方法相比，该方法具有预水解时间短、预水解温度低、预水解能耗低、预水解选择性好、半纤维素脱除率高等优点。本发明所述的低固形物预水解分离木、竹材原料半纤维素的方法能直接用于工业生产，有利于降低溶解浆生产能耗、改善溶解浆质量、提高溶解浆生产效率。

技术领域

本发明涉及半纤维素处理技术领域，更具体地，涉及一种低固形预水解分离木、竹材原料半纤维素的方法。

背景技术

由于溶解浆产品在纺织、建筑、烟草、军工、医疗、食品及水处理等行业的广泛应用，全球溶解浆产量逐年增加，2018年达1010万吨，产能主要集中在中国、美国和欧洲，是全球主要溶解浆生产基地。我国溶解浆2019年表观产能达260万吨(石砚纸业、青山纸业和安徽华泰各10万吨、骏泰纸业30万吨、湖北晨鸣30万吨、太阳纸业50万吨、亚太森博120 万吨)，占全球总产能的25％，成为全球溶解浆生产大国。

当前溶解浆生产技术主要包括酸性亚硫酸盐法和预水解硫酸盐法二种。其中，酸性亚硫酸盐法由于蒸煮时间较长，体系pH值低，对设备腐蚀严重，且不适合于树脂含量高的木材原料，逐渐被预水解硫酸盐法所取代。预水解硫酸盐法先通过预水解去除半纤维素，再进行硫酸盐法蒸煮去除木质素，得到纤维素纤维，即溶解浆产品(α-纤维素含量大于90％，半纤维素小于5％，微量的残余木质素、有机抽出物和无机盐)。该方法增加了预水解工序，预水解工艺包括蒸汽预水解和水预水解二种，蒸汽预水解和水预水解都存在预水解时间长、温度高、能耗大、半纤维素脱除率低和预水解选择性差等瓶颈问题。

研发预水解新技术，缩短预水解时间、降低预水解温度、节省预水解能耗、提高半纤维素脱除率和预水解选择性，对于提高溶解浆的纯度、反应性能和后续产品质量，实现溶解浆的清洁生产，节能减排具有重要的现实意义。但目前来说，木、竹材预水解硫酸盐法生产溶解浆工艺的预水解工段技术研发较少，文献报道不多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术在利用预水解硫酸盐法制备溶解浆时，预水解时间长、温度高、能耗大、半纤维素脱除率低和预水解选择性差的缺陷，首先提供了一种低固形物预水解分离木、竹材原料半纤维素的方法。

本发明的第二个目的是提供上述方法的在制备溶解浆产品中的应用。

本发明的第三个目的是提供上述方法在缩短预水解时间、减小预水解能耗、提高半纤维素脱除率方面的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低固形物预水解分离木、竹材原料半纤维素的方法，是在预水解的过程中抽出预水解液，同时加入等量的相同温度的水与预水解液进行置换，以降低预水解液中半纤维素降解产物的浓度。

在预水解过程中多次抽出预水解液，同时加入等量的相同温度的热水进行置换，以降低预水解液中半纤维素降解产物的浓度，从而减少了其在高温下转变成假木素的生成量。由于预水解液中假木素的含量较少，其在木、竹材表面的吸附量也较少，从而减缓了假木素对半纤维素降解产物溶出的阻碍作用，有利于半纤维素降解产物的溶出。

固形物是指制浆原料中的纤维素、半纤维素和木质素在预水解过程中发生降解反应而生成的低分子量降解产物，溶解在水液中，称为固形物。本发明上述预水解过程中，通过用清水多次置换预水解液分离出部分预水解液中的固形物，使预水解液中的固形物浓度在整个预水解过程中都处于较低水平，即所谓的低固形物预水解。

作为一种优选的技术方案，所述预水解液比为1:3.5～4.0；预水解过程中的升温工艺依次包括：一段升温、一段小放汽、二段升温、二段小放汽、三段升温和保温；